一、理論基礎(chǔ)

在鑄造中，通常注重的應(yīng)該是砂子的抗壓強(qiáng)度，因?yàn)樾蜕霸阼T件澆注和凝固過程中主要會受到壓力，在圖1a中鑄型受到壓力。在圖1b中砂芯受到彎曲力，圖1c的情況芯子受到的依然是壓力。

1.在澆注過程中的受力

懸空在鐵液中的砂芯會受到鐵液的浮力，其大小與金屬材料有關(guān)，也與砂芯的重量成正比關(guān)系，見公式（1）。懸空在鐵液中的砂芯要通過芯頭定位才不至于在浮力下運(yùn)動，在這個過程中作用在砂芯上的浮力就轉(zhuǎn)化為芯頭受到的壓力，而且這個壓力不能超過砂芯所承受的最大壓力。如果這個壓力太大的話，可通過增大芯頭面積或使用芯撐來解決。

F芯=fxW

（公式1）

式中：F芯為砂芯受鐵液的浮力；f為與材料類別有關(guān)的系數(shù)；W為砂芯重量，kg。

澆注過程中鑄型受到的壓力來自于靜壓力和澆注過程中的沖擊力，靜壓力可以進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，但是澆注過程中的沖擊力很難計(jì)算，一般情況下鑄型壓力計(jì)算是靜壓力再加上50%的靜壓力，見公式（2），受到的壓力過程見圖2。

F=(1.5×A×H×d)/1 000

(公式2)

式中：F為鑄型受到的壓力；A為面積，cm2；H為靜壓 高度，cm；d為金屬液密度，g/cm3。

2.在凝固過程中的受力

鑄鐵在凝固階段析出石墨的過程即是膨脹過程，石墨化膨脹對鑄型產(chǎn)生較大的壓力，尤其是球墨鑄鐵對鑄型剛度、強(qiáng)度要求非常高。圖3是鑄鐵石墨化膨脹對鑄型產(chǎn)生的壓力情況。

從前面的理論分析得出：鑄型（芯）無論在澆注過程中，還是在金屬凝固過程中，所承受的力均以壓力為主，所以鑄型（芯）抵抗壓力的能力是鑄造中關(guān)注的重點(diǎn)。

二、試驗(yàn)的開展

抗壓強(qiáng)度是在單向受壓力作用破壞時，單向面積上所承受的極限強(qiáng)度載荷。為使受力更加穩(wěn)定，抗壓試塊以等徑高最為理想。目前國內(nèi)樹脂砂的型砂檢測大多采用“抗拉檢測”，粘土砂采用“抗壓檢測”，檢測粘土砂抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試塊尺寸是p50mmx50mm。粘土砂的抗壓強(qiáng)度在1MPa以內(nèi)。在開展試驗(yàn)之前筆者用現(xiàn)場生產(chǎn)用樹脂砂制好標(biāo)準(zhǔn)尺寸(p50mm×50mm)的抗壓試塊發(fā)給型砂檢測儀生產(chǎn)廠家進(jìn)行試驗(yàn)，目前市場上的型砂儀都壓不碎p50mmx50mm的樹脂砂抗壓試塊，經(jīng)過與廠家多次核算并試驗(yàn)，最終確定的適合本企業(yè)呋喃樹脂砂的型砂抗壓檢測試塊為p40mm×40mm，并專門制作SAZ標(biāo)準(zhǔn)制樣機(jī)使用的p40mm×40 mm模具。

試驗(yàn)制樣用三錘緊實(shí)的方法制成標(biāo)準(zhǔn)砂樣，然后將制好的砂樣裝夾于XQY-Ⅱ智能型砂試驗(yàn)機(jī)檢測系統(tǒng)的夾頭間，加壓直至試樣破裂時顯示的數(shù)據(jù)即為抗壓強(qiáng)度。

試驗(yàn)在同一臺混砂機(jī)上同時取抗拉試樣和抗壓試樣，共測得80組數(shù)據(jù)。

三、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

利用六西格瑪工具分別對抗拉與抗壓數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布分析，二者的P值均大于0.05，見圖4、5，試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)均為正態(tài)分布，所以根據(jù)這兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行的其他分析有效。

對兩組數(shù)據(jù)利用6o工具進(jìn)行回歸分析，得出的回歸方程及其他參數(shù)為：抗壓平均y=-0.233+4.33抗拉平均x，

分析認(rèn)為，線性方程得出的線性回歸方程有效，可利用此方程進(jìn)行抗壓標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。

四、抗壓標(biāo)準(zhǔn)的確定

根據(jù)公司內(nèi)部已有的抗拉標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)上述線性方程得出對應(yīng)的抗壓標(biāo)準(zhǔn)見表1。

五、抗壓檢測替代抗拉檢測

在制定好抗壓標(biāo)準(zhǔn)后，對公司的16臺混砂機(jī)進(jìn)行雙標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行，并對一臺混砂機(jī)的53組數(shù)據(jù)分析，結(jié)果見圖6、7。

利用六西格瑪工具對數(shù)據(jù)分析可以看出，現(xiàn)場型砂檢測的抗壓數(shù)據(jù)比起抗拉數(shù)據(jù)更集中于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，由此可見抗壓標(biāo)準(zhǔn)是可行的，抗壓檢測可以替代抗拉檢測。